[发明专利]一种大容量图像隐写方法和秘密信息提取方法

摘要

一种大容量图像隐写方法，包括：对载体图像进行置乱处理；将置乱后的图像划分成N*N的子块并进行DCT变换；对每个DCT块进行分类，选定嵌入块；对每个嵌入块的DCT系数Z字形扫描后得到的矩阵中提取出选定位置的元素值，得到系数矩阵；在Q表Z字形扫描后得到的矩阵中提取出与选定位置相同的元素值，组成量化矩阵；通过量化矩阵计算划分矩阵和块容量；将秘密信息的比特流按照块容量划分；对划分后的比特流计算嵌入矩阵；计算新的系数矩阵；使用新的系数矩阵中的元素值替换DCT系数，且进行Z字形扫描的逆操作，得到新的DCT系数；对每个子块进行DCT反变换后再进行反置乱处理。还公开了秘密信提取方法。图像复杂度高且嵌入容量大。

主权项

1.一种大容量图像隐写方法，用于将秘密信息嵌入到载体图像中，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、对载体图像进行置乱处理，得到置乱后的载体图像；步骤2、将置乱后的载体图像划分大小为N*N的子块，并对每个子块进行DCT变换，得到每个子块的DCT块，每个DCT块中的元素值为每个子块相应位置的DCT系数，其中，N为自然数；步骤3、对每个DCT块进行分类，分为纹理块和平滑块，选择纹理块进行秘密信息嵌入，被选定的n个纹理块标记为嵌入块，n为自然数；步骤4、分别对n个嵌入块的DCT系数进行Z字形扫描，分别得到按照扫描顺序排列而成的一维矩阵，将该一维矩阵标记为第一矩阵，在所有第一矩阵中选择位置相同的m个元素值，得到n个第一系数矩阵A_i，其中A_i＝[a_i1 a_i2 ... a_ij ... a_im]，a_i1为第i个嵌入块的第一矩阵中第1个被选定位置对应的元素值，a_i2为第i个嵌入块的第一矩阵中第2个被选定位置对应的元素值，a_ij为第i个嵌入块的第一矩阵中第j个被选定位置对应的元素值，a_im为第i个嵌入块的第一矩阵中第m个被选定位置对应的元素值；i＝1、2、3...n，m为自然数；步骤5、将大小为N*N的预设Q表进行Z字形扫描，得到按照扫描顺序排列而成的一维矩阵，将该一维矩阵标记为第二矩阵，在第二矩阵中提取出与步骤4中所有第一矩阵选择的位置相同的m个元素值，将m个元素值按照顺序组成量化矩阵B，其中，B＝[b₁ b₂ ... b_j ... b_m]，b₁为第二矩阵中第1个被提取出的元素值，b₂为第二矩阵中第2个被提取出的元素值，b_j为第二矩阵中第j个被提取出的元素值，b_m为第二矩阵中第m个被提取出的元素值；步骤6、对量化矩阵B进行计算得到划分矩阵C，并对划分矩阵C中所有元素求和，作为每个嵌入块的块容量；其中，划分矩阵C的计算公式为：C＝[c₁ c₂ ... c_j ... c_m]，1≤j≤m，表示向下取整函数；每个嵌入块的块容量等于c₁+c₂+...c_j+...+c_m；步骤7、将需要嵌入的秘密信息转换成二进制的比特流，然后以每个嵌入块的块容量为单位，将秘密信息的二进制的比特流划分成k个秘密分块；步骤8、对照划分矩阵C中的每个元素值，将划分矩阵C中的每个元素值作为划分位数，依次先后对每个秘密分块中的比特流进行划分，每个秘密分块被划分成m个分块比特流，将每个秘密分块中m个分块比特流转换成十进制数，依次得到第l个秘密分块的m个元素值，记为第l个秘密分块的嵌入矩阵D_l，D_l＝[d_l1 d_l2 ... d_lj ... d_lm]，d_l1为第l个秘密分块中第一个分块比特流转换成的十进制数，d_l2为第l个秘密分块中第二个分块比特流转换成的十进制数，d_lj为第l个秘密分块中第j个分块比特流转换成的十进制数，d_lm为第l个秘密分块中第m个分块比特流转换成的十进制数，l＝1、2、3...k；1≤j≤m；步骤9、依次将k个秘密分块按照顺序嵌入到嵌入块中：根据第i个嵌入块的第一系数矩阵A_i、量化矩阵B和第i个秘密分块的嵌入矩阵D_i，计算第i个嵌入块的第一系数矩阵A_i对应的新系数值，作为第i个嵌入块的第二系数矩阵F_i；其中，计算公式为：其中，F_i＝[f_i1 f_i2 ... f_ij ... f_im]，f_i1为第i个嵌入块的第二系数矩阵F_i中第1个元素值，f_i2为第i个嵌入块的第二系数矩阵F_i中第2个元素值，f_ij为第i个嵌入块的第二系数矩阵F_i中第j个元素值，f_im为第i个嵌入块的第二系数矩阵F_i中第m个元素值，i＝1、2、3...n，1≤j≤m；d′_ij为符号化后的第i个秘密分块的嵌入矩阵D_i中第j个元素值，符号化后的第i个秘密分块的嵌入矩阵D_i与第i个嵌入块的第一系数矩阵A_i中对应位置的元素符号相同；步骤10、使用第i个嵌入块的第二系数矩阵F_i中元素值替换与第i个嵌入块的第一系数矩阵A_i中对应位置的元素值，且使用替换后的第一系数矩阵A_i相应替换第一矩阵中对应位置的元素值，且对替换后的第一矩阵进行Z字形扫描的逆操作，使第一矩阵重新转换成二维矩阵，得到第i个嵌入块新的DCT系数矩阵，将新的DCT系数矩阵替换成该第i个嵌入块的DCT系数矩阵；步骤11、对每个子块进行DCT反变换，将所有进行DCT反变换后的子块按照顺序合成为第二图像；步骤12、对第二图像进行反置乱处理，得到载密图像。